Wie entstehen Schwarze Löcher im Universum?

(Dan Tri Zeitung) – Schwarze Löcher sind „Giganten“ mit Massen, die Millionen bis Milliarden Mal größer sind als die unserer Sonne. Sie erzeugen so starke Gravitationskräfte, dass selbst Licht ihnen nicht entkommen kann.

Simulation eines supermassiven Schwarzen Lochs (Abbildung: Adobe).

Im Zentrum der meisten Galaxien befindet sich ein kosmischer Riese: ein supermassereiches Schwarzes Loch. Diese geheimnisvollen Objekte, deren Masse Millionen bis Milliarden Mal so groß ist wie die unserer Sonne, üben eine so gewaltige Gravitationskraft aus, dass selbst Licht ihnen nicht entkommen kann.

Schwarze Löcher sind so massereich, dass sie die Galaxien um sich herum formen. Sie beeinflussen die Sternentstehung, die Galaxienentwicklung und sogar die Bewegung ganzer Sternhaufen.

Unsere Milchstraße bildet da keine Ausnahme. In ihrem Zentrum befindet sich Sagittarius A*, ein supermassereiches Schwarzes Loch mit der viermillionenfachen Masse der Sonne. Obwohl diese Schwarzen Löcher für die Existenz von Galaxien unerlässlich sind, wissen wir immer noch nicht genau, wie sie entstehen.

Eine neue Studie zum Pop III.1-Modell unter der Leitung des theoretischen Astrophysikers Jonathan Tan an der University of Virginia hat dieses rätselhafte Problem jedoch mit einer neuen Perspektive angegangen.

Professor Tan stützte sich auf jahrzehntelange Forschung, um die Grundlage für eine neue Theorie zu schaffen, die erklären könnte, wie diese riesigen Himmelskörper entstanden sind.

Nach seinen Forschungen und denen seiner Kollegen könnte der Kollaps von Sternen der ersten Generation, auch Primordialsterne genannt, zur Entstehung supermassereicher Schwarzer Löcher geführt haben.

Pop Model III.1

Sterne, die aus ursprünglichem Wasserstoff und Helium entstanden sind, werden als Pop-III-Sterne bezeichnet (Illustration: Weltraum).

Im frühen Universum, lange bevor Galaxien und Planeten entstanden, wurde die erste Generation von Sternen geboren. Diese Sterne bildeten sich aus primordialem Wasserstoff und Helium und wurden von Astrophysikern als Sterne der Population III bezeichnet.

Das von Professor Jonathan Tan entwickelte Pop III.1-Modell beschreibt Sterne, die in Umgebungen entstanden, die nicht von schwereren Elementen beeinflusst waren. Ohne Kohlenstoff, Sauerstoff oder schwere Metalle, die die Kühlung regulierten, konnten diese frühen Sterne extrem große Massen erreichen.

Stellen Sie sich Sterne vor, deren Masse Hunderte Male größer ist als die unserer Sonne. Aufgrund ihrer enormen Größe haben sie eine kurze Lebensdauer und kollabieren schnell zu den ersten Schwarzen Löchern.

Diese primordialen Schwarzen Löcher, Überreste von Sternen der Population III, dienen als Keimzellen für das Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher. Schließlich wachsen sie und werden zu den supermassereichen Schwarzen Löchern, die wir heute in den Zentren von Galaxien beobachten. Wissenschaftler haben sogar ein supermassereiches Schwarzes Loch entdeckt, das 36 Milliarden Mal massereicher ist als die Sonne.

Sterne der Population III.1 spielten ebenfalls eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung des frühen Universums. Ihre intensive Strahlung ionisierte das umgebende Wasserstoffgas und leitete so den Prozess der kosmischen Reionisierung ein.

Dies ist eine entscheidende Phase, in der sich die Struktur und das Energiegleichgewicht des Universums verändern. Die Folge ist ein plötzlicher Ausbruch kosmischen Lichts, in der Astronomie als „Blitz“ bekannt.

Der doppelte Einfluss der Sterne der Population III.1 macht sie entscheidend für das Verständnis der Anfänge der Struktur des Universums.

Herausforderungen und Alternativen

Das Pop III.1-Modell wird immer noch als wissenschaftlich anerkannte Theorie betrachtet (Illustration: Space).

Neben der Erklärung des Ursprungs supermassiver Schwarzer Löcher befasst sich die Pop III.1-Theorie auch mit mehreren wichtigen ungelösten Fragen der Kosmologie.

Zu diesen Themen gehören die „Hubble-Spannung“, die Debatte um die Dunkle Energie und Anomalien im Zusammenhang mit der Neutrinomassen.

Indem er die ersten Sterne und ihre Überreste schwarzer Löcher mit der großräumigen Entwicklung des Universums verknüpft, bietet Professor Tans Modell eine einzigartige Perspektive, die dazu beitragen könnte, viele Geheimnisse zu lüften.

Das Pop III.1-Szenario ist jedoch nicht die einzige Erklärung. Mehrere andere Theorien legen nahe, dass primordiale Schwarze Löcher direkt aus Dichteschwankungen in den ersten Sekunden nach dem Urknall entstanden sind.

Diese Schwarzen Löcher könnten die Brutstätte für supermassereiche Schwarze Löcher sein. Ein anderer Ansatz geht vom direkten Kollaps riesiger Gaswolken aus, aus denen keine Sterne entstanden sind.

Jede Theorie schlägt einen anderen Mechanismus vor, alle mit dem Ziel, die Geheimnisse des Universums zu erklären.

Die Vorhersagen des Pop III.1-Modells zur frühen kosmischen Ionisation stehen ebenfalls vor zahlreichen Herausforderungen. Beobachtungsbeschränkungen aufgrund der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung, insbesondere des kinetischen Sunyaev-Zeldovich-Effekts, deuten darauf hin, dass Ausmaß und Zeitpunkt der Reionisation schwer zu bestimmen sein könnten.

Dennoch gilt das Pop III.1-Modell weiterhin als überzeugende Theorie und befeuert nach wie vor die Debatte darüber, wie eine der frühesten Strukturen des Universums entstanden ist.

Quelle: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/ho-den-trong-vu-tru-hinh-thanh-nhu-the-nao-20250923030226135.htm